scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agencyscbmt-635Research ArticleСтатьиОб эффективности и безопасности ультразвуковой транскраниальной стимуляции головного мозга человекаКаркищенкоН. Н.noemail@neicon.ruЧайвановД. Б.chaivanov@yandex.ruВартановА. А.noemail@neicon.ruНаучный центр биомедицинских технологий РАМН, Московская областьРоссияНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт», МоскваРоссия20111302202012417Copyright © Каркищенко Н.Н., Чайванов Д.Б., Вартанов А.А., 20202020Каркищенко Н.Н., Чайванов Д.Б., Вартанов А.А.Каркищенко Н.Н., Чайванов Д.Б., Вартанов А.А.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/635

В работе проведен анализ возможности применения фокусированного ультразвука для транскрани- альной модуляции функционального состояния зон головного мозга человека в контексте психотера- пии и экспериментальной физиологии нервной системы. Обсуждаются методы генерации ультразвука, возможности транскраниальной фокусировки ультразвука с помощью фазированных решеток на зонах мозга, механизмы и безопасность воздействия.

ультразвуковая транскраниальная нейростимуляцияультразвуковая транскрани- альная нейромодуляциятранскраниальный ультрафонофорезультразвуковая фазированная решеткаReferencesАкопян Б.В., Ершов Ю.А. Осно- вы взаимодействия ультразвука с био- логическими объектами. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. - 2005.Акопян Б.В., Ершов Ю.А. Осно- вы взаимодействия ультразвука с био- логическими объектами. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. - 2005.Волошина Е.Б., Шмакова И.П.,Дукова О.Р., Колотвина Л.И., Шонина Н.Б. Эффективность комплексного при- менения ультрафонофореза троксевази- на и инфракрасного лазерного излуче- ния на этапе ранней реабилитации боль- ных южного региона, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения в вертебробазилярном бассейне // http:// genepra.odmu.edu.ua/art/02.php.Волошина Е.Б., Шмакова И.П.,Дукова О.Р., Колотвина Л.И., Шонина Н.Б. Эффективность комплексного при- менения ультрафонофореза троксевази- на и инфракрасного лазерного излуче- ния на этапе ранней реабилитации боль- ных южного региона, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения в вертебробазилярном бассейне // http:// genepra.odmu.edu.ua/art/02.php.Гаврилов Л.Р., Цирюльников Е.М. Фокусированный ультразвук в фи- зиологии и медицине.// Л.: Наука. - 1980.Гаврилов Л.Р., Цирюльников Е.М. Фокусированный ультразвук в фи- зиологии и медицине.// Л.: Наука. - 1980.Гурленя А.М., Багель Г.Е., Смычек В.Б. Физиотерапия в невроло- гии. - Минск: Медицинская литерату- ра. - 2008.Гурленя А.М., Багель Г.Е., Смычек В.Б. Физиотерапия в невроло- гии. - Минск: Медицинская литерату- ра. - 2008.Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Сахаров Д.С., Каркищенко В.Н., Капа- надзе Г.Д., Чайванов Д.Б. Ультразвуко- вая вокализация и ее информативные па- раметры у животных и человека. Биоме- дицина. - 2011. - № 1. - с.4-23.Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Сахаров Д.С., Каркищенко В.Н., Капа- надзе Г.Д., Чайванов Д.Б. Ультразвуко- вая вокализация и ее информативные па- раметры у животных и человека. Биоме- дицина. - 2011. - № 1. - с.4-23.Улащик В.С., Данусевич И.К. Фармакодинамические основы электро- и фонофореза. - Минск. - 1976.Улащик В.С., Данусевич И.К. Фармакодинамические основы электро- и фонофореза. - Минск. - 1976.Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н. Вокализация крыс в ультразвуковом ди- апазоне как модель оценки стрессового влияния обездвиживания, электрокож- ного раздражения, физической нагрузки и фармакодинамики лекарств // Биоме- дицина. - 2010. - № 5. - с.17-21.Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н. Вокализация крыс в ультразвуковом ди- апазоне как модель оценки стрессового влияния обездвиживания, электрокож- ного раздражения, физической нагрузки и фармакодинамики лекарств // Биоме- дицина. - 2010. - № 5. - с.17-21.Хилл К., Бэмбер Дж., Г. тер Хаар. Ультразвук в медицине. Физиче- ские основы применения. - М.: Физмат- лит. - 2008.Хилл К., Бэмбер Дж., Г. тер Хаар. Ультразвук в медицине. Физиче- ские основы применения. - М.: Физмат- лит. - 2008.Шелякин А.М., Пономаренко Г.Н. Микрополяризация мозга. - СПб.: Типография ВМедА им.С.М.Кирова. - 2006. - с. 224.Шелякин А.М., Пономаренко Г.Н. Микрополяризация мозга. - СПб.: Типография ВМедА им.С.М.Кирова. - 2006. - с. 224.BehrensS.,SpengosK., Daffertshofer M., Schroeck H., Dempfle C.E., Hennerici M. Transcranialultrasound- improved thrombolysis: diagnostic vs. therapeutic ultrasound // Ultrasound Med. Biol. - 2001. - 27:1683-1689. [PubMed: 11839413].BehrensS.,SpengosK., Daffertshofer M., Schroeck H., Dempfle C.E., Hennerici M. Transcranialultrasound- improved thrombolysis: diagnostic vs. therapeutic ultrasound // Ultrasound Med. Biol. - 2001. - 27:1683-1689. [PubMed: 11839413].Carson P.L., Oughton T.V., Hendee W.R., Ahuja A.S. Imaging soft tissue through bone with ultrasound transmission tomography by reconstruction // Med. Phys. - 1977. - 4:302-309. [PubMed: 882064].Carson P.L., Oughton T.V., Hendee W.R., Ahuja A.S. Imaging soft tissue through bone with ultrasound transmission tomography by reconstruction // Med. Phys. - 1977. - 4:302-309. [PubMed: 882064].Clement G.T., Sun J., Hynynen K. The role of internal reflection in transskull phase distortion // Ultrasonics. - 2001. - 39:109-113. [PubMed: 11270628].Clement G.T., Sun J., Hynynen K. The role of internal reflection in transskull phase distortion // Ultrasonics. - 2001. - 39:109-113. [PubMed: 11270628].Clement G.T., White P.J., Hynynen . Enhanced ultrasound transmission through the human skull using shear mode conversion // J. Acoust. Soc. Am. - 2004. - 115:1356-1364. [PubMed: 15058357].Clement G.T., White P.J., Hynynen . Enhanced ultrasound transmission through the human skull using shear mode conversion // J. Acoust. Soc. Am. - 2004. - 115:1356-1364. [PubMed: 15058357].Dines K.A., Fry F.J., Patrick J.T.,GilmorR.L.Computerized ultrasound tomography of the human head: experimental results // Ultrason. Imaging. - 1981. - 3:342-351. [PubMed: 7197827].Dines K.A., Fry F.J., Patrick J.T.,GilmorR.L.Computerized ultrasound tomography of the human head: experimental results // Ultrason. Imaging. - 1981. - 3:342-351. [PubMed: 7197827].Fry F.J. Transkull transmission of an intense focused ultrasonic beam // Ultrasound. Med. Biol. - 1977. - 3:179-184.Fry F.J. Transkull transmission of an intense focused ultrasonic beam // Ultrasound. Med. Biol. - 1977. - 3:179-184.Fry F.J., Barger J.E. Acoustical properties of the human skull // J. Acoust. Soc. Am. -1978. - 63:1576-1590. [PubMed: 690336].Fry F.J., Barger J.E. Acoustical properties of the human skull // J. Acoust. Soc. Am. -1978. - 63:1576-1590. [PubMed: 690336].Fry F.J., Eggleton R.C., and Heimburger R.F. Transkull visualization of brain using ultrasound; an experimental model study // Experta Medica. - 1974. - р. 97-103.Fry F.J., Eggleton R.C., and Heimburger R.F. Transkull visualization of brain using ultrasound; an experimental model study // Experta Medica. - 1974. - р. 97-103.Groenink L., Verdouw P.M., Ruud van Oorschot, Olivier B. Models of Anxiety: Ultrasonic Vocalizations of Isolated Rat Pups // Current Protocols in Pharmacology, UNIT 5.18. http://www.currentprotocols. com/protocol/ph0518?quicktabs_cp=toc, December. - 2008.Groenink L., Verdouw P.M., Ruud van Oorschot, Olivier B. Models of Anxiety: Ultrasonic Vocalizations of Isolated Rat Pups // Current Protocols in Pharmacology, UNIT 5.18. http://www.currentprotocols. com/protocol/ph0518?quicktabs_cp=toc, December. - 2008.Hayner M., Hynynen K. Numerical analysis of ultrasonic transmission and absorption of oblique plane waves through the human skull // J. Acoust. Soc. Am. -2001. - 110: 3319-3330.Hayner M., Hynynen K. Numerical analysis of ultrasonic transmission and absorption of oblique plane waves through the human skull // J. Acoust. Soc. Am. -2001. - 110: 3319-3330.Hynynen K., McDannold N., Vykhodtseva N., Jolesz F.A. Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits // Radiology. - 2001. - 220:640-646. [PubMed: 11526261].Hynynen K., McDannold N., Vykhodtseva N., Jolesz F.A. Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits // Radiology. - 2001. - 220:640-646. [PubMed: 11526261].Kremkau F.W., Barnes R.W., McGraw C.P. Ultrasonic attenuation and propagation speed in normal human brain // J. Acoust. Soc. Am. - 1981. - 70:29-38.Kremkau F.W., Barnes R.W., McGraw C.P. Ultrasonic attenuation and propagation speed in normal human brain // J. Acoust. Soc. Am. - 1981. - 70:29-38.Smith S.W., Phillips D.J., von Ramm O.T., Thurstone F.L. Some advances in acoustic imaging through the skull // Nat Bur Standards Pub. - 1979. - № 525. - р. 209-218.Smith S.W., Phillips D.J., von Ramm O.T., Thurstone F.L. Some advances in acoustic imaging through the skull // Nat Bur Standards Pub. - 1979. - № 525. - р. 209-218.White J.P., Clement G.T., Whalen S., Tang S.C., Golby A.J. An intraoperative brain-shift monitor using shear-mode transcranial ultrasound: preliminary results // J. Ulrasound. Med. - 2009. - February. - 28(2). - р. 191-203.White J.P., Clement G.T., Whalen S., Tang S.C., Golby A.J. An intraoperative brain-shift monitor using shear-mode transcranial ultrasound: preliminary results // J. Ulrasound. Med. - 2009. - February. - 28(2). - р. 191-203.White P.J., Clement G.T., Hynynen K. Longitudinal and shear mode ultrasound propagation in human skull bone // Ultrasound in Med. Biol. - 2006. - 32:1085-1096. [PubMed: 16829322].White P.J., Clement G.T., Hynynen K. Longitudinal and shear mode ultrasound propagation in human skull bone // Ultrasound in Med. Biol. - 2006. - 32:1085-1096. [PubMed: 16829322].Wöhr M., Rainer K.W. Schwarting Ultrasonic vocalizations as a tool for research on emotion and motivation in rodents // http://www.avisoft.com/rats.htm, - 2010.Wöhr M., Rainer K.W. Schwarting Ultrasonic vocalizations as a tool for research on emotion and motivation in rodents // http://www.avisoft.com/rats.htm, - 2010.Yang Liu, James A. Cotton, Bin Shen, Xiuqun Han, Stephen J. Rossiter, Shuyi Zhang. Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins // Current Biology 20(2) pp. R53-R54. - 2010.Yang Liu, James A. Cotton, Bin Shen, Xiuqun Han, Stephen J. Rossiter, Shuyi Zhang. Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins // Current Biology 20(2) pp. R53-R54. - 2010.Yang Liu, Stephen J. Rossiter, Xiuqun Han, James A. Cotton, Shuyi Zhang. Cetaceans on a Molecular Fast Track to Ultrasonic Hearing // Current Biology 20(20) pp. 1834-1839. - 2010.Yang Liu, Stephen J. Rossiter, Xiuqun Han, James A. Cotton, Shuyi Zhang. Cetaceans on a Molecular Fast Track to Ultrasonic Hearing // Current Biology 20(20) pp. 1834-1839. - 2010.Yang Liu, Zhen Liu, Peng Shi, Jianzhi Zhang. The hearing gene Prestin unites echolocating bats and whales // Current Biology 20(2) pp. R55-R56. - 2010.Yang Liu, Zhen Liu, Peng Shi, Jianzhi Zhang. The hearing gene Prestin unites echolocating bats and whales // Current Biology 20(2) pp. R55-R56. - 2010.Ylitalo J., Koivukangas J., Oksman J. Ultrasonic reflection mode computed tomography through a skull bone // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1990. - 37:1059-1066. [PubMed: 2276753].Ylitalo J., Koivukangas J., Oksman J. Ultrasonic reflection mode computed tomography through a skull bone // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1990. - 37:1059-1066. [PubMed: 2276753].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.